用气球抵挡洪水!

鲍海飞 编译 2021-7-27

    （前记：2012年的一次出差途中，看到当天的《China Daily》的一则有关地铁如何防水的文章，觉得这是一篇有观点、有想法、又有趣的文章。9年之后，恰值河南暴雨，忽然想到了这篇文章，我又重新把它整理，并进行了讨论。）

飓风袭来，暴雨突降，汹涌的大水如脱缰野马，向着乡村、城市奔去，淹没了农田、村庄，瘫痪了城市的交通。隧道，隧道，城市在风雨中被无情的蹂躏着，然而，更加恐惧的是……

2012年10月30日上午6点45分，飓风‘桑迪（Hurricane Sandy）’来袭，它是形成于大西洋洋面上的一级飓风。纽约城里顿时乱作一团。最糟糕的是，飓风携带着大量的雨水一股脑地从通气孔和地铁入口处涌入地铁内。洪水越积越多，在地铁管道中越来越高，顺着管道就要将整个地铁淹没！眼看洪水就要冲入另外一个隧道。就在这时，在一个弯道处，随着几声沉闷的重击声，一个重达900公斤的高强度纤维纺织袋从地铁的墙壁上跌落下来，然后它开始膨胀。就像一个巨大的气球一样迅速膨胀起来，在十几秒内，就将整个直径为5米的地铁隧道封闭起来，洪水被结结实实地封闭在另一侧。惊心动魄的一幕就这样出现在眼前并被平息了下来，惊慌失措的人们也渐渐平静了下来。

这只是一个虚拟地铁中如何防止洪水突然侵袭的画面。真实的情况是，纽约地铁在这次飓风袭击中涌进入了大量水。而这样一个像气球一样的用来抵挡洪水的‘空气塞’、或称之为‘大胶囊’的装置也正在研究和实施中。美国国土安全部科学与技术指导处的一位管理该项目的负责人说：‘该装置的目的就是为了抵御交通系统中的洪水。’

这个看似异想天开的想法，可能非常简单和实用。它不是采用金属防水门或者其它昂贵的结构，而是采用相对便宜的‘气球’作为一道闸门来阻挡洪水。但这要求‘气球’具有足够高的强度和耐用性，同时能够快速安装、使用简单和安全启动，这些都是该工程中所面临的难题。就是说，将一个气球充满气体并占据相应的空间容易，但这个‘大胶囊’只有能够抵挡得住它后面的水压才可行，这需要通过计算和试验来完成。

早在2007年，美国西弗吉尼亚大学的研究人员受政府‘国土安全部’管理会官员的委托，开始了这项研究。‘寻找一些不同寻常的方法来保护地铁系统，一旦在地铁遭受如恐怖炸弹袭击破坏时，能够及时阻止大水的泛滥。’如果该方法可行，那么它将在美国的地铁系统中进行安装，每个造价估计400，000美元（当时）。

最初的构想是将这种空气塞装置安装在一个轨道的车上，当需要的时候就可以随时送到发生地。但该想法被安全部门的官员给拒绝了。后来，他们还是采用了永久的安装固定方式：将气袋折叠起来固定放到地铁墙上某处一个长长的装置内。这即节省了空间，又利用了空间。

地铁系统中有许多不利因素，到处都是油腻，还有尘土和老鼠。地铁中的障碍物会在隧道壁和气体塞之间造成间隙，这可以通过改进隧道结构来安装空气塞。当这个空气塞充满气体的时候，它大约有十米长。

到2012年，整个项目已经大约花费了8百万美元。最初的实验采用的是一种聚芳酯纤维(Vectran)的单层材料制做的气体塞，该材料是从液晶聚合物中纺丝获得的，具有高强度、质量轻等优异性能。后来，又发展了三层结构装置。

实际上，该计划就是要在隧道里如何放置和启动一个空气袋。其原理是，一旦有信号触发，该装置将像降落伞背包一样打开，然后开始给气袋充气。充好气的气袋就将水阻挡在一侧。其中一个技术是，‘空气塞’具有类似降落伞似的结构，一定要折叠正确，如果折叠错了，就难以正常工作。这个东西，就像汽车中的防撞气袋，你依赖于它，你可能从来不使用它，但是你需要它，一旦需要，它就立即工作。

 上述的内容基本上是2012年《中国日报》(China Daily)有关美国地铁工程如何防水的一篇文章。

总之，当前人们对许多不确定性事件的发生高度重视，地铁等公共交通系统的安全性更被给予重大关注。

从科研和工程的角度看，‘大胶囊’结构是一个十分有趣的想法，又是一个非常实际的研究与工程案例！没有异想天开，甚至是稚嫩的想法，就没有真正的创新和发现。

另一方面，城市的规划、建设与管理是个复杂的系统工程。如何应对紧急突发事件是人们时时刻面临着的问题。

随着突发事件的增多，我们越来越需要警醒，在矛与盾的较量过程中，应该如何选择我们的对策？是主动还是被动？是逃避矛的进攻，还是无限制被动的加固盾？比如，针对地铁如何防御洪水，一种建议是要加强地铁建设，可以构建逃生通道等。城市地铁建设的本身就已经非常复杂，需要开设多少个逃生通道合适？在哪里开设，成本和方案都不是小事。如果多开了一个口，那么针对突发事件的风险是不是又会多了一层呢？同样，上述所提的‘大胶囊’项目就是一种加固方案，虽然可行，而且有许多值得借鉴的地方，但对于四通八达复杂的地铁在何处安放是个重要的问题。有选择性的布置，会起到意想不到的作用。

事实上，没有无坚不摧的矛，也没有坚不可摧的盾。在今天的诸如天气预报预测中，人类在一定程度和层面上已经掌握了预测方法，如何实施和决策才是关键。地铁系统一般均建设在地下，地铁成了流水泛滥的聚集之地。面对飓风和暴雨天气，在可预见危险的情况下，信息联动预警系统要为决策者提供充分的信息，发挥决策作用。

君子不立于危墙之下！简单说来，飓风天气，就减少出行，暴雨到来，就暂时关闭地铁运行，虽不能逃避灾难的发生，但会尽可能地减少悲剧发生。这不失是一个上策。

不只是针对突发事件时如何采取应急手段和措施，而是如何在灾难发生前、发生时，如何有效防范和将灾难事件的发生的危害和损失降至最低，这同样是城市管理者智慧的抉择。高处着眼，是要有大局观，低处着手，是要注重细节。

目前，我们国家许多城市已经建成和在建大量的地铁工程，面对极端天气和灾难事件的不断频发，我们也需要考虑研究和建设类似这样的安全防护系统！更主要的是，预报和决策是最为重要的应急方案和防护措施。